人教版（2019）必修第三册 9.1 电荷 课件(共32张PPT)

(共32张PPT)
第九章 静电场及其应用
人教版 必修三
第一节 电荷
自然界中有许多与电荷有关的现象
生活中与电荷转移有关的现象
让我们一起探究电荷
这个“熟悉”的新朋友吧！
问题引入：用塑料尺子摩擦头发，尺子会吸引碎纸屑。用钢制尺子摩擦头发，钢尺不会吸引，问什么呢？本节课一起探究。
复习引入：初中时，同学们已经知道与毛皮摩擦过的橡胶棒带负电、与丝绸摩擦过的玻璃棒带正电。阅读教材第三页内容，思考毛皮摩擦过的橡胶棒带负电？类似地，丝绸摩擦过的玻璃棒为什么带正电？
解答思路：橡胶棒与毛皮相比束缚电子的能力较强，故在与其相互摩擦过程中会获得电子而带负电，丝绸与玻璃棒摩擦的过程中，双方的外层电子由于摩擦获得能量而变得活跃，丝绸束缚电子的能力较强，在摩擦的过程中会获得电子而带负电，而玻璃棒相比较而言束缚电子的能力较弱，会失去电子而带正电。
一、电荷
（1）美国科学家富兰克林通过实验发现，雷电的性质与摩擦产生的电的性质完全相同，并命名了正电荷和负电荷.
（4）同种电荷互相排斥、异种电荷互相吸引
1.电荷的由来(回顾初中知识)
（2）与丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷，与毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷。
（3）电荷只有正电荷和负电荷两种
思考：正、负电荷的由来和定义？
（1）定义：电荷的多少叫作电荷量
2.电荷量
（2）符号：Q或q
（3）单位：库仑，简称库，符号是C
一、电荷
注：1881年第1届国际电学大会确定库仑（C）为电荷量的国际单位，定义为1 A恒定电流在1 s时间间隔内所传送的电荷量为1 C。
将塑料尺与头发摩擦而使其带电的方式称为摩擦起电。塑料材质的梳子有同样的效果。为什么梳子会带电呢？
通常离原子核较远的电子受到的束缚较弱，容易受到外界的作用而脱离原子。当两种物质组成的物体互相摩擦时，一些受束缚较弱的电子会转移到另一个物体上。于是，原来电中性的物体由于得到电子而带负电，失去电子的物体则带正电。
一、电荷
例2：关于摩擦起电现象，下列说法正确的是(　　)
A．摩擦起电现象使本来没有电子和质子的物体中创生了电子和质子
B．两种不同材料的不带电绝缘体互相摩擦后，同时带上等量同种电荷
C．丝绸摩擦玻璃棒时，电子从玻璃棒转移到丝绸上，玻璃棒因质子数多于电子数而显正电
D．摩擦起电是摩擦导致质子从一个物体转移到另一个物体而形成的
C
本节开始提到金属梳子与头发摩擦后不能吸引轻小纸屑。金属的导电原理是什么呢？
一、电荷
金属中原子的外层电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由运动，这种电子叫作自由电子。失去自由电子的原子便成为带正电的离子，它们在金属内部排列起来，每个正离子都在自己的平衡位置附近振动而不移动，只有自由电子穿梭其中，这就使金属成为导体。
金属导电原理
金属的微观结构模型
解答：会发现A、B的两片金属箔均张开，说明A、B两导体均带了电。
问题1：把带正电荷的球C移近导体A，金属箔有什么变化？说明什么问题？
解答：(1)若将C移走会发现A、B两导体的金属箔均立即闭合。
(2)若保持C不动，先把A和B分开，再移走C，可以看到A、B的两片金属箔仍张开。
问题2：若将C移走会发生什么现象？若保持C不动，先把A和B分开，然后移去C，结果又怎样？
解答：A、B的两片金属箔都处于张开状态。原因是触摸A或B时，大地变为远端，和A、B组成一个整体，A、B带同种电荷，手移开后再将C移开时，A、B已无法和大地进行电荷转移。
问题3：若保持C位置不动，并保持A、B始终接触，用手触摸一下A或B，再移开C，会发生什么现象？
静电感应：当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相互吸引或排斥，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷的现象。
感应起电：利用静电感应使金属导体带电的过程。
二、静电感应
例3 取一对用绝缘柱支持的导体A和B，使它们彼此接触。起初它们不带电，贴在下部的两片金属箔是闭合的，如图所示。手握绝缘棒，把带正电荷的带电体C移近导体A。下列对实验现象的描述正确的是（　　）
A．带电体C移近导体A时，两边的金属箔都张开
B．保持C不动，先把导体A和B分开，然后移开C，张开的金属箔都合拢
C．保持A和B接触，C不动，若用手触碰导体A的左端，则导体A下方的金属箔合拢D．保持A和B接触，C不动，若用手触碰导体B的右端，则导体B下方的金属箔合拢
AD
二、静电感应
导体一旦跟大地接触，大地才是远端。此时无论是导体的哪一部分跟大地相连，导体都为近端，同时遵循“近异远同”的原则。
两个完全相同的金属小球，一个带电＋Q，一个不带电，接触一下后再分开，两小球的带电情况如何？
A
C
Q
A
C
2
Q
因为是相同的金属小球，它们对电子的束缚能力是一样的，要有多余电子也都会有多余电子，要缺少电子也都会缺少电子，而且数量相同，故两小球接触一下后再分开，会各带 +的电荷量。
电子在转移的过程中，电荷有没有产生和消失？
尽管有中和现象，但不是电荷的消失，只是正电荷和负电荷电性抵消。从小球接触电荷发生重新分配来看，电荷既没产生也没消失。
A
D
A
D
3Q
对于两个完全相同的带电金属导体，接触后电荷量均分。若带异种电荷，则先中和后均分。
三、电荷守恒定律
电荷守恒定律是物理学中守恒思想的又一具体体现。
不仅是习题中列举的摩擦起电，无论哪种起电方式都没有创造电荷，只是电荷的分布发生了变化。
电荷守恒定律：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持不变。
更普遍的表述：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。
例4.对物体带电现象的叙述，下列说法正确的是(　　)
A．一个不带电的物体内一定没有电荷
B．物体带电一定具有多余的电子
C．物体带电的过程就是电荷移动的过程
D．物体带电的过程就是创造电荷的过程
C
例5.(多选)一带负电绝缘金属小球被放在潮湿的空气中，经过一段时间后，发现该小球上带有的负电荷几乎不存在了。这说明(　　)
A．小球上原有的负电荷逐渐消失了
B．在此现象中，电荷不守恒
C．小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了
D．该现象是由于电子的转移引起的，仍然遵循电荷守恒定律
CD
三种起电方式的比较
方式 摩擦起电 感应起电 接触起电
产生条件 两不同绝缘体摩擦时 导体靠近带电体时 导体与带电体接触时
现象 两物体带上等量异种电荷 导体两端出现等量异种电荷，且电性与原带电体“近异远同” 导体带上与带电体电性相同的电荷
方式 摩擦起电 感应起电 接触起电
微观解释 不同物质的原子核对核外电子的约束力不同，摩擦时会出现电子从一物体转移到另一物体上的现象 导体中的自由电荷受到带电体对它的排斥(或者吸引)，而移向导体的远端(或者近端) 电荷间的相互作用，使得自由电荷在带电体和导体上转移，且重新分布
实质 均为电荷在物体之间或物体内部的转移 三种起电方式的比较
例6.如图所示，A、B是两个带有绝缘支架的金属球，它们原来均不带电，并彼此接触。现使带负电的橡胶棒C靠近A(C与A不接触)，然后先将A、B分开，再将C移走。关于A、B的带电情况，下列判断正确的是(　　)
A．A带正电，B带负电
B．A带负电，B带正电
C．A、B均不带电
D．A、B均带正电
A
至此，已经学习了三种使物体带电的方式：摩擦起电，接触带电，感应起电。物体带电后，如何知道它是否带电呢？
可以用验电器（左图）来检测。如果把金属箔换成指针，并用金属制作外壳，这样的验电器（右图）又叫作静电计。
验电器检验电荷原理
(1)同种电荷互相排斥。
(2)电荷量越大，金属箔的张角越大。
(3)可以接触带电检验也可以静电感应检验，两种方式不太一样。甲图是静电感应检验，乙图是接触带电检验。
1.对于摩擦起电，接触带电，感应起电这些使物体带电的方式，只有电子在进行转移，正电荷没有移动。
解题技巧总结
2.对于两个完全相同的带电金属导体，接触后电荷量均分。若带异种电荷，则先中和后均分。
四、元电荷
1.定义：实验发现的最小电荷量，就是电子所带的电荷量。
2.符号：e
3.数值：在计算中，可取e＝1.60×10-19 C
最早由密立根测得
所有带电体的电荷量都是e的整数倍
4.带电粒子的比荷：所带电荷量和质量之比。
电子的质量me＝9.11×10-31 kg，所以电子的比荷为
例7 关于元电荷，下列说法正确的是（　　）
A．元电荷就是电子
B．元电荷所带电荷量等于电子或质子所带的电荷量
C．某物体所带电荷量可以是
D．美国物理学家密立要用实验最早测定了元电荷的数量值
BD
课堂练习
1.M和N是两个不带电的物体，它们互相摩擦后，M带1.6×10－10 C的正电，下列判断正确的有（　　）
A．在摩擦前M和N的内部没有任何电荷
B．摩擦的过程中正电荷从M转移到N
C．N在摩擦后一定带负电1.6×10－10 C
D．M在摩擦过程中失去1.6×10－10个电子
C
2.使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开。图中表示验电器上感应电荷的分布情况，其中正确的是(　　)
B
课堂练习
3.带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的(　　)
A．2.4×10－19 C
B．－6.4×10－19 C
C．－1.6×10－18 C
D．4.0×10－17 C
A
课堂练习
课堂小结
一、电荷
电荷的由来
电荷量
二、静电感应
三、电荷守恒定律
四、元电荷
在转移过程中，电荷的总量保持不变
e＝1.60×10-19 C
所有带电体的电荷量都是e的整数倍
比荷：所带电荷量和质量之比
金属导体下方箔片张开情况判断
验电器的原理及制作